2025届山东省实验中学高三上学期第二次诊断考试物理试卷

试卷更新日期：2024-11-11 类型：高考模拟

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一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 春节烟花汇演中常伴随无人机表演。如图是两架无人机a、b同时从同一地点竖直向上飞行的 $v — t$ 图像。下列说法正确的是（　　）

A、 $t = 5 s$ 时，无人机a处于失重状态 B、 $t = 10 s$ 时，无人机a飞到了最高点 C、 $0 \sim 30 s$ 内，两架无人机a、b的平均速度相等 D、 $0 \sim 10 s$ 内，无人机a的位移小于无人机b的位移

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2. 如图所示，一轻绳跨过无摩擦的小定滑轮 $O$ 将拖车与河中的小船连接，定滑轮与拖车之间的轻绳保持水平，小船与拖车的运动在同一竖直平面内，拖车沿平直路面水平向右运动，使小船以速度 $v$ 沿水面向右匀速运动，若船在水面上运动受到的阻力保持不变。则在上述运动过程中（　　）

A、当拉船的轻绳与水平面的夹角为 $θ$ 时，拖车运动的速度为 $v sin θ$ B、小船受到绳的拉力不断减小 C、小船受到绳的拉力的功率不断增大 D、拖车的动量不断减小

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3. 如图所示，一人随电梯由静止开始先匀加速后匀速向上运动，从电梯开始运动时计时，下列关于人受到的摩擦力f、支持力 $F_{N}$ 、人的动能 $E_{k}$ 以及重力势能 $E_{p}$ 随时间t变化的关系图像可能正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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4. 如图所示三个装置，（a）中桌面光滑，（b）、（c）中桌面粗糙程度相同，（c）用大小为 $F = M g$ （ $g$ 为重力加速度）的力替代重物 $M$ 进行牵引，其余均相同。不计绳和滑轮质量及绳与滑轮摩擦，都由静止释放，在 $m$ 移动相同距离的过程中，下列关于三个实验装置的分析中，正确的是（　　）

A、装置（a）中 $m$ 的动能增加量大于（b）中 $m$ 的动能增加量 B、装置（a）中物块 $m$ 的加速度为 $\frac{M g}{m}$ C、装置（b）、（c）中物块 $m$ 的动量增加量相同 D、装置（b）中绳上的张力 $T_{b}$ 等于装置（c）中绳上的张力 $T_{c}$

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5. 如图所示， $a b$ 为竖直平面内的半圆环 $a c b$ 的水平直径， $c$ 为环上最低点，环半径为 $R$ ，将一个小球从 $a$ 点以初速度 $v_{0}$ 沿 $a b$ 方向抛出，设重力加速度为 $g$ ，不计空气阻力，则以下说法正确的是（　　）

A、小球的初速度 $v_{0}$ 越大，碰到圆环时的竖直分位移越大 B、当小球的初速度 $v_{0} = \frac{\sqrt{2 g R}}{2}$ 时，碰到圆环时的竖直分速度最大 C、若 $v_{0}$ 取合适的值，小球能垂直撞击圆环 D、 $v_{0}$ 取值不同时，小球落在圆环上的速度方向和水平方向之间的夹角可以相同

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6. 行星冲日是指某一地外行星在绕太阳公转过程中运行到与地球、太阳成一直线的状态，而地球恰好位于太阳和地外行星之间的一种天文现象。设地球绕太阳的公转周期为 $T$ ，地球环绕太阳公转的轨道半径为 $r_{1}$ ，火星环绕太阳公转的轨道半径为 $r_{2}$ ，万有引力常量为 $G$ ，下列说法正确的是（　　）

A、太阳的密度为 $\frac{3 π}{G T^{2}}$ B、火星绕太阳公转的周期为 ${(\frac{r_{1}}{r_{2}})}^{\frac{3}{2}} T$ C、从某次火星冲日到下一次火星冲日需要的时间为 $\frac{r_{2}^{\frac{3}{2}} T}{(r_{2}^{\frac{3}{2}} - r_{1}^{\frac{3}{2}})}$ D、从火星与地球相距最远到火星与地球相距最近的最短时间为 $\frac{r_{1}^{\frac{3}{2}} T}{2 (r_{2}^{\frac{3}{2}} - r_{1}^{\frac{3}{2}})}$

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7. 如图所示，桌面上固定有一半径为 $R$ 的水平光滑圆轨道， $M$ 、 $N$ 为轨道上的两点，且位于同一直径上， $P$ 为 $M N$ 段轨道的中点。在 $P$ 点处有一加速器（大小可忽略），小球每次经过 $P$ 点后，其速度大小都增加 $v_{0}$ 。质量为 $m$ 的小球1从 $N$ 处以初速度 $v_{0}$ 沿轨道逆时针运动，与静止在 $M$ 处的小球2发生第一次弹性碰撞，碰后瞬间两球速度大小相等。忽略每次碰撞时间及 $P$ 点加速时间。下列说法正确的是（　　）

A、小球1从 $N$ 处以初速度 $v_{0}$ 沿轨道逆时针运动到 $P$ 的过程中加速度不变 B、球1第一次经过 $P$ 点后瞬间向心力的大小为 $2 m \frac{v_{0}^{2}}{R}$ C、球2的质量为 $3 m$ D、两球从第一次碰撞到第二次碰撞所用时间为 $\frac{5 π R}{3 v_{0}}$

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8. 如图为某研究小组设计的一种节能运输系统。木箱在倾角为 $30 °$ 的斜面轨道顶端时，自动装货装置将货物装入质量为 $M$ 的木箱内，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下（货物与木箱之间无相对滑动），当斜面底端的轻弹簧被压缩至最短时，系统将木箱锁定，自动卸货装置将货物卸下，此后解除对木箱的锁定，木箱恰好被轻弹簧弹回到轨道顶端。已知木箱下滑的最大距离为 $L$ ，轻弹簧的弹性势能 $E_{p} = \frac{1}{2} k x^{2}$ ， $x$ 为弹簧的形变量，轻弹簧的劲度系数 $k = \frac{40 M g}{L}$ ，轻弹簧始终在弹性限度内，木箱与轨道间的动摩擦因数为 $\frac{\sqrt{3}}{5}$ ，重力加速度大小为 $g$ 。 $sin 30 ° = \frac{1}{2}$ ， $cos 30 ° = \frac{\sqrt{3}}{2}$ ，下列说法正确的是（　　）

A、木箱离开弹簧后上滑的加速度为 $\frac{g}{5}$ B、运送的货物的质量为 $4 M$ C、弹簧被压缩后的最大弹性势能 $0.6 M g L$ D、木箱与货物在向下运动过程中的最大动能 $0.648 M g L$

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二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 项目小组根据自制的电动模型车模拟汽车启动，通过传感器绘制了模型车从开始运动到刚获得最大速度过程中速度的倒数 $\frac{1}{v}$ 和牵引力 $F$ 之间的关系图像，如图所示。已知模型车的质量 $m = 1 kg$ ，行驶过程中受到的阻力恒定，整个过程时间持续 $5 s$ ，获得最大速度为 $4 m / s$ ，则下列说法正确的是（　　）

A、模型车受到的阻力大小为 $1 N$ B、模型车匀加速运动的时间为 $1 s$ C、模型车牵引力的最大功率为 $6 W$ D、模型车运动的总位移为 $14 m$

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10. 如图（a），水平地面上固定有一倾角为 $θ$ 的足够长光滑斜面，一质量为 $m$ 的滑块锁定在斜面上。 $t = 0$ 时解除锁定，同时对滑块施加沿斜面方向的拉力 $F$ ， $F$ 随时间 $t$ 的变化关系如图（b）所示，取沿斜面向下为正方向，重力加速度大小为 $g$ ，则滑块（　　）

A、在 $0 ~ 4 t_{0}$ 内一直沿斜面向下运动 B、在 $0 ~ 4 t_{0}$ 内所受合外力的总冲量大小为零 C、在 $t_{0}$ 时动量大小是在 $2 t_{0}$ 时的一半 D、在 $2 t_{0} ~ 3 t_{0}$ 内的位移大小比在 $3 t_{0} ~ 4 t_{0}$ 内的小

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11. 如图甲所示，质量分别为 $m$ 、 $M$ 的物体 $A$ 、B静止在劲度系数为 $k$ 的弹簧上， $A$ 与B不粘连，现对物体 $A$ 施加竖直向上的力 $F$ ，使 $A$ 、B一起上升，若以两物体静止时的位置为坐标原点，两物体的加速度随位移的变化关系如图乙所示，重力加速度大小为 $g$ ，则（　　）

A、在图乙中 $P Q$ 段表示拉力 $F$ 逐渐增大 B、在图乙中 $Q S$ 段表示B物体减速上升 C、位移为 $x_{1}$ 时， $A$ 、B之间弹力为 $m g - k x_{1} - M a_{0}$ D、位移为 $x_{3}$ 时， $A$ 、B一起运动的速度大小为 $\frac{1}{2} \sqrt{a_{0} (x_{2} + x_{3})}$

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12. 一质量为 $m$ 的小球以初动能 $E_{k 0}$ 从地面竖直向上抛出，图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能与其上升高度的关系。以地面为零势能面 $, h_{0}$ 表示上升的最大高度，图中的 $k$ 值为常数且 $k > 0$ 。已知重力加速度为 $g$ ，则由图可知，下列结论正确的是（　　）

A、①表示的是重力势能随上升高度变化的图像 B、上升过程中阻力大小恒定且 $f = k m g$ C、上升高度 $h = \frac{k}{k + 1} h_{0}$ 时，重力势能和动能相等 D、上升高度 $h = \frac{h_{0}}{2}$ 时，动能与重力势能之差为 $\frac{k m g h_{0}}{2}$

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三、实验题（把答案填在答题卡中的横线上，或者按题目要求作答。）

13. 某同学利用如图甲所示装置探究两个互成角度的力的合成规律：
实验步骤如下：
①将力传感器 $P$ 通过一根轻质细绳提起重物保持静止，记下 $P$ 的示数 $F$ ；
②将力传感器 $P 、 Q$ 分别固定在左右两侧杆上，与 $P 、 Q$ 相连的两根轻质细绳 $O A 、 O B$ 连接的结点O处用轻绳OC系上同一重物。系统静止后，记下O点位置， $P 、 Q$ 的示数 $F_{1} 、 F_{2}$ 及细绳的方向OA、OB、OC；
③在白纸上从O点沿OC反向延长作有向线段 $O C^{'}$ ，以 $O C^{'}$ 为对角线作平行四边形 $O A^{'} C^{'} B^{'}$ ，如图乙所示。用毫米刻度尺测出线段 $O A^{'} 、 O B^{'} 、 O C^{'}$ 的长度分别为 $l_{1}, l_{2}, l$ ；
④调整力传感器Q的位置，重复以上步骤。
回答下列问题：

(1)、下列做法有利于减小实验误差的是________。

A、两侧杆必须用铅垂线调整为竖直放置，不能左右倾斜 B、两个细绳间夹角越大越好 C、记录细绳方向时，选取相距较远的两点 D、调整力传感器Q的位置时，必须保证结点O的位置不变

(2)、在误差允许的范围内，若 $l_{1}, l_{2}, l$ 与 $F_{1} 、 F_{2} 、 F$ 满足关系式，则能够证明力的合成遵循平行四边形定则。

(3)、某次实验中，若平衡时两细绳 $O A 、 O B$ 互相垂直，保持 $O A$ 绳和结点O的位置不动，取下力传感器Q，将细绳OB绕O点在纸面内逆时针缓慢转动一小角度，此过程中OB绳的拉力（选填“变大”“变小”或“不变”）。

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14. 某同学用如图（a）所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为m＝100g。钢柱K下端与质量为M＝200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直（重力加速度g取9.8m/s²）。

(1)、开启电动机，待电动机以角速度ω＝20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图（b）所示：h_A＝38.40cm，h_B＝60.00cm，h_C＝86.40cm。感光痕迹间的时间间隔T＝s，激光束照射到B点时，细钢柱速度大小为v_B＝m/s。经判断系统由静止释放时激光笔光束恰好经过O点，在OB段，系统动能的增加量 $Δ$ E_k＝J，重力势能的减少量 $Δ$ E_p＝J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（该小问除第一空外，其余计算结果均保留3位有效数字）

(2)、选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度按如图（c）所示的规律变化，图像斜率为k，记录下如图（d）所示的感光痕迹，其中两相邻感光痕迹间距均为d。当 $\frac{m}{M}$ 满足即可证明系统在运动过程中机械能守恒（用含字母d、k、g、π的表达式表示）。

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四、计算题（解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15. 如图所示，质量 $M = 1 kg$ 的匀质凹槽放在光滑的水平地面上，凹槽内有一光滑曲面轨道， $O$ 点是凹槽左右侧面最高点的中点， $O$ 点到凹槽右侧的距离 $a = 0.6 m$ ， $O$ 点到凹槽最低点 $A$ 的高度 $h = 1.2 m$ 。一个质量 $m = 0.5 kg$ 的小球（可看成质点），初始时刻从凹槽的右端点由静止开始下滑，整个过程凹槽不翻转，取重力加速度大小 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、小球第一次运动到轨道最低点时的速度大小；

(2)、整个运动过程中，凹槽相对于初始时刻运动的最大位移。

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16. 如图甲是风洞实验室全景图，风洞实验室是可量度气流对实体作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。图乙为风洞实验室的侧视图，两水平面（虚线）之间的距离为 $H$ ，其间为风洞区域，物体进入该区域会受到水平方向的恒力，自该区域下边界的 $O$ 点将质量为 $m$ 的小球以一定的初速度竖直上抛，从 $M$ 点离开风洞区域，经过最高点 $Q$ 后小球再次从 $N$ 点返回风洞区域后做直线运动，落在风洞区域的下边界 $P$ 处， $N P$ 与水平方向的夹角为 $37 °$ ， $sin 37 ° = 0.6$ ， $cos 37 ° = 0.8$ ，重力加速度大小为 $g$ 。求：

(1)、风洞区域小球受到水平方向恒力的大小；

(2)、小球经过 $O M$ 段与 $M Q$ 段的时间之比；

(3)、 $O P$ 的距离。

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17. 某快递公司在将货物从高处送至平台Q的过程中，为了避免货物与地面相碰，设计了如图所示的传送装置，装置P固定放在水平面上，上表面有光滑的半径为R的四分之一圆弧面，水平部分BC与圆弧面的最低点B相切，平板车静止在光滑水平面上，平板车左端与装置P接触，平板车上表面与BC面及平台Q的上表面在同一水平面内，质量为m的货物从圆弧面的最高点A由静止释放，从C点滑上平板车，平板车右端到平台Q左端前，货物与平板车已相对静止，货物与BC段和平板车上表面动摩擦因数均为0.2，平板车的质量为0.5m，重力加速度为g，求：
（1）要使货物能滑上平板车，BC段长应满足什么条件？
（2）若BC长为R，则平板车从开始运动到右端抵达平台Q左端所用时间至少为多少，开始时平板车的右端离平台Q的左端距离至少为多少；
（3）若BC长为R，平板车右端与Q碰撞没有机械能损失，碰撞前后瞬间，速度等大反向，平板车第二次与Q碰撞的一瞬间，货物恰好滑上平台Q，则平板车长为多少？

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18. 如图所示，可视为质点的质量为m = 0.2kg的小滑块静止在水平轨道上的A点，在水平向右的恒定拉力F = 4N的作用下，从A点开始做匀加速直线运动，当其滑行到AB的中点时撤去拉力，滑块继续运动到B点后进入半径为R = 0.3m且内壁光滑的竖直固定圆轨道，在圆轨道上运行一周后从C处的出口出来后向D点滑动，D点右侧有一与CD等高的传送带紧靠D点，并以恒定的速度v = 3m/s顺时针转动。已知滑块运动到圆轨道的最高点时对轨道的压力大小刚好为滑块重力的3倍，水平轨道CD的长度为l₂ = 2.0m，小滑块与水平轨道ABCD间的动摩擦因数为μ₁ = 0.2，与传送带间的动摩擦因数μ₂ = 0.5，传送带的长度L = 0.4m，重力加速度g = 10m/s²。求：
(1)水平轨道AB的长度l₁；
(2)若水平拉力F大小可变，要使小滑块能到达传送带左侧的D点，则F应满足什么条件；
(3)若在AB段水平拉力F的作用距离x可变，试求小滑块到达传送带右侧E点时的速度v与水平拉力F的作用距离x的关系。

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